臭氧组合工艺在微污染水处理中的应用

臭氧组合工艺在微污染水处理中的应用

摘要：目前中国饮用水有机物污染日益严重，其危害性也逐渐被人们所重视，随着科学发展，许多水处理方法不断开发，不同的处理工艺对不同有机物的去除能力不同，目前的研究是将多个工艺组合起来，形成联合工艺。从而达到多种污染物同时去除的目的，获得较好的水质。本文结合臭氧的性能特点，论述了臭氧预氧化工艺在水处理中的研究进展。

关键词：臭氧；预氧化；微污染

abstract: at present, china’s drinking water of organic pollution is more and more serious, the harm is also paid attention to by the people gradually, with the development of science, many water treatment methods are developed, the ability to get rid of different organic process is different, the present study is to a plurality of process combination, formed a joint process. in this paper, combined with the characteristics of ozone, discusses the research progress of ozonation process in water treatment process.

key words: ozone; oxidation; micro contamination

中图分类号：tu992 文献标识码：a

1．前言

随着工农业生产的发展和人口的急剧增加，再加之我国之前缺少对环境管理的认识，使得大量含有各种有毒有害物质的工业废水和

生活污水未经处理或稍加处理就排入水体，造成水体污染，从而使我国大多数水源水成为微污染水。对微污染水进行深度处理从而进一步改善供水水质是许多水厂面临的难题之一。

2．各种组合工艺对微污染水的处理

2.1 臭氧—过氧化氢

臭氧是一种强氧化剂，易和水产生分解反应，受到水中氢氧根催化而进行分解，反应过程中产生的﹒oh及﹒ho2等自由基皆含未配对电子，因此活性更大，氧化力更强。过氧化氢由于氧化性强，安全易得，故为高级氧化技术中的常用氧化剂。在一定触媒（如fe，uv254等）以及其他氧化剂（o3）的作用下，可产生氧化性极强的羟基自由基﹒oh，使水中有机物得以氧化而降解，而且过氧化氢的分解产物是水和氧气，不会产生新的污染物，因此过氧化氢被称作绿色氧化剂，因而得到了广泛的应用。

h2o2在水溶液中可离解生成ho-2，并诱发产生羟基自由基（﹒oh），其一旦形成，就会通过电子转移等多种途径来诱发一系列的自由基链反应，同时攻击水体中的各种污染物，直致其降解为水、二氧化碳和其他矿物盐。因此，其实高级氧化技术主要就是羟基自由基（﹒oh）在起作用，如果过滤采用锰砂滤柱，锰砂可以作为触媒，来催化过滤水中残留的过氧化氢，使残留的过氧化氢最大限度的生成羟基自由基（﹒oh），从而达到继续降解过滤水中的有机物的目的。

有关研究表明，o3与h2o2的联合使用可以提高o3进入水中的质

量迁移（提高因子为1.7）。相对于单独使用o3，联合使用对三氯乙烯、四氯乙烯的去除率达到95%时所需要的o3量要少得多。而且与uv高级氧化法相比，o3/h2o2法不需要像uv那样使分子活化，即使在浓度较高的水中仍然运行效果良好。事实上，仅采用o3/h2o2预氧化并不能去除所有的前驱物，这主要是因为其一方面去除了某些三致物的前驱物，但另一方面又会形成了新的前驱物。有研究发现[1]，三致物的形成更依赖于有机物被氧化的程度及被氧化时的ph值。o3/h2o2联合处理微污染水后，过滤水的浓度低于0.5ntu，锰砂过滤后水中的h2o2残留量几乎为痕量，高锰酸盐指标也远远低于常规处理的指标，uv254下降的不多。由此可知，过氧化氢和臭氧联合处理微污染水时，能有效去除水中有机污染物和浊度，过滤水符合国家生活饮用水卫生标准。

2.2 臭氧—光催化

光催化氧化就是以n型半导体为敏化剂的一种特殊光敏化氧化。n型半导体能够在一定波长的入射光照射下被激发出来，并在其满带和导带上分别产生空穴和自由电子。这种由光产生的空穴具有很强的得电子能力，它可以夺取半导体颗粒表面的有机物或溶剂中的电子，最终生成氧化能力极强的﹒oh，从而使得溶液中的有机污染物被氧化而分解。

作为大家公认的一种清洁的氧化剂，臭氧已被广泛应用于水处理领域。但是臭氧的氧化性具有一定的选择性，不能彻底去除水中cod 和toc。所以臭氧也必须与其他水处理技术相结合，以便彻底的去

除水中的有机污染物，因此可以采用光催化-臭氧联用工艺协同作用。研究表明[2]，tio2/o3/uv氧化技术对污染物的降解具有协同效应的主要原因是tio2/uv和o3相联合时，o3具有很强的亲电性，能捕获tio2/uv过程中产生的光致电子，生成更多的强氧化剂羟基自由基（﹒oh），同时抑制了电子和空穴的简单复合，提高了光量子效率。而且，光催化与臭氧联合作用时，对甲苯的降解也有一定的协同作用，远远优于单独作用时的降解效果。这主要就是因为，联合作用时，o3捕获了光催化过程中产生的光致电子并生成了更多的羟基自由基强氧化剂，并同时抑制了空穴与光致电子的复合，远远的提高了氧化的效率。

2.3 臭氧—生物活性炭（o3—bac）

“臭氧—生物活性炭”工艺是通过臭氧氧化分解、活性炭吸附以及活性炭上附着的微生物的生物降解等作用来去除水中的污染物

质[3]。

臭氧—生物活性炭对有机物的去除包括3个过程：臭氧氧化、活性炭吸附和生物降解。即在对有机物的去除上，先发挥臭氧的强氧化能力，将有机物氧化成可被生物降解的小分子有机物，接着利用活性炭良好的吸附性能将其吸附，再由吸附在活性炭上的生物对吸附的有机物进行生物降解。而臭氧分解后产生的氧，也能够提高水中的溶解氧，使水中的溶解氧呈饱和状态或接近饱和状态，又为活性炭处理中的生物降解提供了必要条件。臭氧具有很强的氧化性，如果大剂量的投加臭氧，就会使有机物全部被彻底氧化变成最终产